Zawartość wodoru w mieszaninie użytej do syntezy azotu wynosi 75%, zatem azotu jest równa 25%. Wodór został zmieszany z azotem w stosunku 3:1, który jest zgodny z stosunkiem stechiometrycznym wynikającym z równania reakcji:

$\mathrm{N}{}_2+3\mathrm{H}{}_2\rightleftarrows 2\mathrm{NH}{}_3$

Przyjmijmy założenie, że objętość mieszaniny wynosi 4 dm³. Objętości substratów są w niej równe:

$V_{\mathrm{H}{}_2}=4\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3\cdot 75\%=3\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

$V_{\mathrm{N}{}_2}=1\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

Gdyby wydajność reakcji była równa 100% to substraty przereagowałyby ze sobą całkowicie. Ponieważ wydajność jest równa 93%, to 7% objętości substratów pozostanie w mieszaninie poreakcyjnej. Obliczmy objętości wodoru i azotu pozostałe po reakcji:

$V_{\mathrm{H}{}_2\text{po reakcji}}=3\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3\cdot 7\%=0,21\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

$V_{\mathrm{N}{}_2\text{po reakcji}}=1\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3\cdot 7\%=0,07\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

Na podstawie równania reakcji możemy stwierdzić, że przy 100% wydajności z 1 dm³ N₂ i 3 dm³ H₂ powstałyby 2 dm³ NH₃. Przy 93% wydajności objętość powstałego azotu była równa:

$V_{\mathrm{NH}{}_3}=2\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3\cdot 93\%=1,86\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

Całkowita objętość mieszaniny poreakcyjnej była równa:

$V_{\text{mieszaniny poreakcyjnej}}=0,21+0,07+1,86=2,14\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

Zawartość procentowa amoniaku w mieszaninie poreakcyjnej wynosi:

 

${\%}_{\mathrm{NH}{}_3}=\frac{1,86}{2,14}\cdot 100\%=86,9\%$

Odpowiedź. Zawartość amoniaku w mieszaninie poreakcyjnej wynosi 86,9%